Con todo mi amor y agradecimiento

Con Todo Mi Amor Y Agradecimiento

A mi amada mamita, a mí querido padre y hermanita: por darme el legado más

grande que puedo tener en la vida, por su cariño y comprensión, así como su

paciencia para poderme permitir llegar hacia este objetivo fundamental en mi

vida.

A mis profesores, por mostrarme no solo el valor de los conocimientos, sino

también los consejos para utilizarlos durante toda la vida.

A toda la hermandad C5V porque gracias al apoyo mutuo entre todos nosotros,

este logro es posible.

A toda mi familia y a todas esas personas muy especiales que de alguna

manera contribuyeron a darme ánimos y fuerzas para poder salir avante en

este logro.

Sea este proyecto un homenaje muy especial a la memoria de mi muy gran

querido abuelito Prospero Argumedo Velasco gracias por tu apoyo y por tus

consejos.

Emmanuel

A Mis Padres:

Porque solo la superación de mis ideales

me han permitido comprender cada día más

la difícil posición de ser padres,

mis conceptos, mis valores y mi superación

se los debo a ustedes;

esto será la mejor de las herencias,

lo reconozco y lo agradeceré eternamente.

En adelante pondré en práctica mis conocimientos,

y el lugar que en mi mente ocuparon los libros,

ahora será de ustedes,

esto, por todo el tiempo que les robe pensando en mi.

Gracias

Jesús

Gracias

En un ciclo de mi vida que finaliza Hay muchas personas involucradas en este logro

Que gracias a todas ellas fue todo esto fue posible

A mis padres: Las palabras nunca serán suficientes

Para agradecer todo lo que han hecho por mí Su apoyo incondicional y confianza

Nunca estuvieron en duda Así como su amor y cariño.

A mis hermanos:

Un aprendizaje de vida el que me han dado Ser su hermano

Ha sido la mejor he enseñanza que he obtenido.

A mi familia: Todos esos consejos que obtuve

De mis tíos, primos, sobrinos y abuelos Fueron muy valorados por mí.

A mis amigos:

Son parte de mi familia A mis amigos presentes

y a los que han dado un paso mas en esta vida Me vieron crecer y los vi madurar

Amigos de escuela y de vida Creamos una filosofía de amistad

Somos mas que un grupo de amigos Muchas gracias.

A todos ustedes muchas gracias,

Y eternamente seguiré agradecido.

Los quiero mucho.

Josué

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACÁN

INDICE

CAPITULO I.- INTRODUCCION 1

1.1- OBJETIVO 1 1.2- JUSTIFICACIÓN 1 1.3 - ALCANCE 2

1.3.1 - Características: 2 1.4 - ESTADO DEL ARTE 3

CAPITULO II .- MARCO TEORICO 6

2.1- LA INFORMACION COMO UN RECURSO DE LAS ORGANIZACIONES 6 2.2- ADMINISTRACIÓN DE LA INFORMACIÓN COMO RECURSO 6 2.3- ADMINISTRACIÓN DE LA INFORMACIÓN GENERADA POR COMPUTADORA 6 2.4- CONCEPTOS DE DISEÑO Y ANÁLISIS DE SISTEMAS 7 2.5- SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS 7 2.6- SISTEMAS INFORMÁTICOS PARA LA ADMINISTRACIÓN 8 2.7- SISTEMAS DE APOYO PARA LA TOMA DE DECISIONES 8 2.8- NECESIDAD DEL ANÁLISIS Y EL DISEÑO DE SISTEMAS 8 2.9- IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS, OPORTUNIDADES Y OBJETIVOS 9 2.10- DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE INFORMACIÓN 9 2.11- ANÁLISIS DE LAS NECESIDADES DEL SISTEMA 10 2.12- DISEÑO DEL SISTEMA RECOMENDADO 10 2.13- PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA 10 2.14- IMPLANTACIÓN Y EVALUACIÓN DE SISTEMA 11 2.15- ESTABLECIMIENTO DE LAS NECESIDADES DE HARDWARE (EQUIPO) Y DE SOFTWARE (PROGRAMAS) 11 2.16- ESTIMACIÓN DE LA CARGA DE TRABAJO 12 2.17- EVALUACIÓN DEL EQUIPO DE CÓMPUTO O HARDWARE 13 2.18- IDENTIFICACIÓN DE COSTOS Y BENEFICIOS 13

2.18.1- Beneficios tangibles 13 2.18.2- Beneficios intangibles 13 2.18.3- Costos tangibles 14 2.18.4 – Costos intangibles 14

2.19- COMPARACIÓN DE LOS COSTOS Y LOS BENEFICIOS 14 2.19.1- Análisis del punto de equilibrio 14 2.19.2- Retorno de la inversión 14

2.20- DISEÑO DE PROCEDIMIENTOS PRECISOS DE CAPTURA DE DATOS 16

2.20.1- Objetivos de la captura de datos 16 2.20.2- Clasificación de la información 16 2.20.3- Decidir qué capturar 16 2.20.4- Dejemos que la computadora haga el resto 17

2.21 - SISTEMA DE CONTROL 18


2.21.1 - Sistemas 18 2.21.2 - Elementos básicos de un sistema de lazo abierto 18 2.21.3 - Elementos básicos de un sistema en lazo cerrado 19

2.22 - COMPUTADORAS EN CONTROL 20 2.22.1 - Control digital directo 20

2.23 - RECTIFICADORES CON DIODOS 21 2.23.1 – Introducción 21 2.23.2 – Rectificadores monobásicos de Media Onda 21 2.23.3 – Parámetros de Rendimiento 22 2.23.4 – Rectificadores Monofasicos de onda completa 23 2.23.5 - Rectificadores Trifásicos En Puente 24 2.23.6 - Comparaciones De Rectificadores Con Diodos 25

2.24 - DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL 26 2.24.1 - Especificaciones De Diseño 26 2.24.2 - Configuraciones del controlador 27 2.24.3 - Principios fundamentales de diseño 31

CAPITULO III. SOLUCION DEL PROBLEMA 32 3.1. OBJETOS EMPLEADOS 32 3.2 DESARROLLO DE LA APLICACIÓN 35

CAPITULO IV.- PRUEBAS Y MEDICIONES 48

4.1 - PRUEBAS DE VOLTAJE EN CADA UNO DE LOS CANALES 48 4.2 – PRUEBAS CON LA DELIMITACIÓN DEL RANGO OPTIMO 56 4.3 – PRUEBAS CON LA EXPORTACIÓN DE LOS DATOS. 57 4.4 – PRUEBAS CON EL MEDIDOR DE CORRIENTE 58

CAPITULO V.- CONCLUSIONES 61 Bibliografía 63


CAPITULO I.- INTRODUCCION

En la actualidad la mayor parte de los procesos que se llevan a cabo en la industria de la comunicación es necesario de alguna forma mantener un monitoreo de las actividades que se llevan a cabo por medio de las mediciones en diferentes tipos de instrumentos, una de las formas en que podemos mejorar estas mediciones es aplicando tecnologías mas modernas. Tomando como base los elementos observados dentro de la industria de comunicaciones para la alimentación de estos equipos, podemos mencionar, los rectificadores, ya que estos son funcionales mediante corriente directa, la cual no es la misma de la alimentación comercial, esta es una corriente alterna, para tal fin, los rectificadores son los que nos proporcionan esa conversión de corrientes. Podemos observar también que existen otro tipo de elementos de respaldo, como son bancos de baterías y plantas de emergencia, en este proyecto, solo están mencionados, como una opción mas, para su implementación, teniendo un enfoque real, hacia los rectificadores de corriente. 1.1- OBJETIVO En este proyecto, se pretende poner en practica los conocimientos adquiridos en base a la tarjeta de adquisición de datos que mas adelante describiremos, con la cual, al tener una gran apertura hacia el manejo de diferentes puntos de entrada y salida, nos permite monitorear el desempeño de los sistemas de alimentación, así como también los equipos auxiliares que pueden requerir nuestros sistemas, como lo pueden ser: plantas de emergencia y bancos de baterías, dada la redundancia al tener equipos de seguridad auxiliar. Otro de los puntos que se pretende cubrir con el presente proyecto es la optimización y la flexibilidad en cuanto a la implementación de equipo de medición, la mayor parte de las veces los equipos de monitoreo aunque eficientes tienen la desventaja que para su instalación se necesita de un equipo especial y de asistencia técnica. El proyecto tiene la finalidad de tener un archivo ejecutable con el cual se facilite la captura de datos, 1.2- JUSTIFICACIÓN El presente trabajo se desarrolla en base a una problemática generalizada, como lo es las constantes fallas en los equipos de alimentación, así como un buen control y manejo de estos recursos, permitiendo un ahorro de energía y mayor administración de los recursos utilizados dentro de la empresa.

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La cualidad particular de este proyecto, es el ahorro tanto de energía pues mediante la gestión de los equipos de alimentación podemos crear una base dentro del historial, en donde podernos basar para que en futuros eventos, tengamos un amplio conocimiento de las acciones preventivas a llevar a cabo; así como también el ahorro en suministros, refacciones y equipo en general, al prevenir y evitar las constantes fallas dentro de los equipos. Para tal fin hemos observado como estas fallas pueden ser prevenidas, mediante un control óptimo de los eventos ocurridos durante el proceso de alimentación en los equipos, así mismo, llevando una estadística, podemos prevenir las fallas que a su vez son costosas, tanto en tiempo, como a nivel monetario. A este rubro podemos sumarle, las diversas fallas por las cuales atraviesan los equipos a los cuales se les alimenta por medio de algún tipo de rectificador o de corriente alterna suministrada directamente de la línea comercial, para tal fin nos hemos propuesto crear un método simple y fácil de utilizar mediante un software útil para tal caso. Así mismo mediante el uso de este sencillo programa de monitoreo se prevén los posibles gastos innecesarios a futuro, dando paso así, a un mayor rendimiento del equipo y a la reducción de costos tanto por mantenimiento, como por el cambio de piezas o refacciones, también se logra reducir en el costoso cambio del equipo en general. 1.3 - ALCANCE Este proyecto maneja características especiales al ser específicamente para el monitoreo de equipos de alimentación en corriente directa, pues maneja la opción de gestión de rectificadores, tomando en cuanta sus voltajes y corrientes, con estos datos podemos también determinar la potencia suministrada en cada uno de ellos. Para fines prácticos se utilizaran solo 4 de los canales de los que tenemos a nuestra disposición desde la tarjeta; tomando en cuenta, que podemos usar 8 canales analógicos, para la adquisición de datos. Dentro de el programa creado, se pudieron utilizar los canales, para adquirir los voltajes suministrados, simulando esta acción mediante fuentes variables de voltaje; así mismo, manipulando estos datos, se pudieron obtener, la corriente que es alcanzada en nuestro sistema a monitorear, con los mismo datos, se pudo calcular la potencia demandada. Uno de los instrumentos de monitoreo en los cuales esta basado el presente trabajo es la tarjeta de adquisición de datos de keithley la cual es una herramienta de medida DAQ compacta que ofrece una instalación fácil por medio de USB plug-and-play que permiten una mayor flexibilidad respecto a otras tarjetas de adquisición este proporciona 2 canales de salida análoga para operaciones de salida de un solo valor de alta resolución, 17 líneas de I/O digital y 2 canales de counter/timer.

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1.3.1 - Caracteristicas:

• 5 diferentes sistemas de medición compactos basados en USB • Resolución de 12 ó 16 bits • Ganancias programables altas y bajas • Velocidades de entrada/salida de hasta 500kS/s • Hasta 96 líneas digitales para monitoreo o control • Barrera de aislamiento de 500V protege el computador y módulo de picos de

voltaje, ESD, y fluctuaciones • Se ejecuta en Windows 2000 y plataformas XP

FIG 1.1 Tarjeta de adquisición de datos

Algunas de las aplicaciones en las que se puede utilizar esta tarjeta están las de mediciones de voltaje, temperatura, deformaciones y vibración; pruebas de estimulo/respuesta analógico; control de relevadores y detección de cierres de switch; Automatización de sistemas y monitoreo de seguridad y por ultimo arranque y conteo de frecuencias y seguridad. El software como interfaz en esta tarjeta de adquisición es el TestPoint con el cual hacer la programación para el procesamiento de los datos es sumamente sencillo. En el se pueden utilizar elementos de monitoreo y procesamiento como son graficas, displays, botones, formulas matemáticas y un sin fin de aplicaciones, cabe aclarar que el lenguaje en el cual se programa la tarjeta es de alto nivel, por lo tanto el usuario trabaja siempre en un ambiente grafico lo cual facilita su aprendizaje. 1.4 - ESTADO DEL ARTE El presente proyecto, pretende analizar los puntos criticos que se utilizan dentro de la alimentación a equipos de comunicación, teniendo como base, la utilización de un dispositivo de adquisición de datos. Como hemos podido observar, dentro de las necesidades de empresas de comunicaciones, estos equipos manejan sistemas de alimentación, de diferentes tipos, el principal, y al cual esta enfocado, este proyecto, es al de rectificadores, ya

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que estos nos permiten alimentar a dichos equipos, con la corriente necesaria y adecuada, siendo esta, la corriente directa. Observando en equipos similares de monitoreo, se pudo constatar que estos llegan a ser de precios elevados, y con un sistema de control, en determinados puntos, de difícil comprensión para el usuario final. El software implementado para la gestión de los datos adquiridos, nos muestra una simple pantalla, y con entradas para poder establecer los parámetros que asi lo requiera el administrador de estos equipos. En las siguientes figuras podemos observar algunos de los equipos a los cuales nos referimos, tales como son, rectificadores y bancos de baterías. Así mismo se muestran algunos ejemplos de la utilización de un software de monitoreo del equipos.

FIG 1.2 Rectificadores de onda usados en la industria para alimentación de equipos

FIG 1.3 Bancos de baterías utilizados como sistema de respaldo auxiliar

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Teniendo en cuenta, que este proyecto, solo pretende dar a conocer una manera de poder adquirir un registro optimo de los eventos que se llegan a dar, se enfoco a un solo punto, teniendo la opción de expansión hacia otros equipos de alimentación, siguiendo bajo la misma línea de registro de datos.

FIG 1.4 Ejemplo de un sistema de monitoreo ya implementado

FIG 1.5 Elementos disponibles a ser monitoreados

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CAPITULO II .- MARCO TEORICO

2.1- LA INFORMACION COMO UN RECURSO DE LAS ORGANIZACIONES De tiempo atrás, las organizaciones han reconocido la importancia de una administración adecuada de los recursos básicos, tales como la mano de obra y las materias primas. Hasta ahora es cuando la información tiene una connotación de recurso primordial. Los responsables de la toma de decisiones empiezan a considerar que la información, ya no es un producto exclusivamente colateral de la operación de la empresa, sino que en sí, es uno de los promotores de la misma. La información puede llegar a ser el elemento decisivo, que en un momento dado, determine el éxito o el fracaso de un negocio. 2.2- ADMINISTRACIÓN DE LA INFORMACIÓN COMO RECURSO Con el fin de lograr la máxima utilidad de la información, ésta debe administrarse de manera correcta, como ocurriría con cualquier otro de los recursos de la empresa. Los directivos deben entender que existen costos que se asocian con la producción, distribución, seguridad, almacenamiento y recuperación de la información. Aunque la información aparentemente se encuentra siempre a nuestro alcance, su uso estratégico como un apoyo de la competitividad de nuestro negocio no debe considerarse como un elemento gratuito. 2.3- ADMINISTRACIÓN DE LA INFORMACIÓN GENERADA POR COMPUTADORA La disponibilidad actual de las computadoras ha generado todo un incremento y una diversificación de la información, tanto para la sociedad en general, como para los negocios en particular. La administración de la información que se genera por computadora, difiere en diversas formas de aquella que se obtiene manualmente. A menudo, se tiene una mayor cantidad de información si ésta se genera utilizando sistemas computacionales; los costos para crear y mantener la información computarizada, son aparentemente mayores; la información que genera la computadora puede llegar a multiplicarse a velocidades impresionantes. Con frecuencia la información que se genera por computadora se trata con menos escepticismo que la obtenida por otros medios. En este capítulo se revisan los principios de diferentes tipos de sistemas de información, los diversos papeles del analista de sistemas y las etapas que constituyen el ciclo de desarrollo de los sistemas, tal como se muestra en la siguiente figura.

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FIG 2 .1 Un analista de sistemas debe comprender los diversos tipos de sistemas de información, los papeles del analista y

el ciclo de desarrollo de sistemas.

TIPOS DE SISTEMAS DE INFORMACION

PAPEL DEL ANALISTA DE SISTEMAS

CICLO DE DESARROLLO DE LOS SISTEMAS

A

B

2.4- CONCEPTOS DE DISEÑO Y ANÁLISIS DE SISTEMAS Los sistemas de información se desarrollan con diferentes propósitos, los cuales dependen de las necesidades de la empresa. Los sistemas de procesamiento de datos, los sistemas de información para la administración (MIS, Management Information Systems), y los sistemas de apoyo para la toma de decisiones (DSS, Decisión Support Systems), diferentes tipos de sistemas de información computarizados que se analizan y diseñan mediante la aplicación de los conceptos y las técnicas del diseño y del análisis de sistemas. En cierto grado, esto también se apli-ca a los sistemas expertos. 2.5- SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS Los sistemas de procesamiento de datos son aquellos sistemas de información computarizados que se desarrollan para procesar grandes volúmenes de información generada en las funciones administrativas, tales como la nómina o el control de inventarios. Los sistemas de procesamiento de datos liberan del tedio y la rutina a las tareas que se realizan manualmente; sin embargo, el elemento humano sigue participando, al llevar a cabo la captura de la información requerida. Tales sistemas ejecutan periódicamente los programas de manera automática. Una vez preparados, escasamente se requiere el tomar decisiones. En términos generales, los sistemas de procesamiento de datos ejecutan las actividades de carácter rutinario de las empresas.

C

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2.6- SISTEMAS INFORMÁTICOS PARA LA ADMINISTRACIÓN Los sistemas de información para la administración (MIS) no sustituyen a los sistemas de procesamiento de datos, más bien todos toman en cuenta a las funciones de procesamiento de datos. Los MIS son sistemas que se sustentan en la relación que surge entre las personas y las computadoras. Los MIS requieren para su operación de: las personas, del software (programas de cómputo) y del hardware (computadoras, impresoras, etc.). Estos sistemas de información para la administra-ción soportan un amplio espectro de tareas de las organizaciones, más aún que los sistemas de procesamiento de datos, incluyendo el análisis, decisiones y la toma de decisiones. Los usuarios de los sistemas de información para la administración, utilizan una base de datos compartida para tener acceso a la información. Dicha base de datos, almacena, tanto datos como modelos que ayudan al usuario en la interpretación y el uso de la información. Los sistemas de información para la administración generan la información que eventualmente se utiliza en la toma de decisiones. Un sistema de información para la administración puede llegar a unificar ciertas funciones informáticas de la empresa, aunque el sistema como tal no exista dentro del negocio como una estructura individual. 2.7- SISTEMAS DE APOYO PARA LA TOMA DE DECISIONES El sistema de apoyo para la toma de decisiones es un tercer tipo de sistema de información computarizada (DSS; Decisión Support Systems). El sistema de apoyo para la toma de decisiones es similar a los sistemas de información tradicionales para la administración, en el sentido de que ambos dependen de una base de datos como fuente de información; pero se distingue del sistema de información para la administración, al hacer énfasis en el soporte en cada una de las etapas de la toma de decisiones. Sin embargo, la decisión en sí, depende de la persona responsable de la misma. Los sistemas de apoyo para la toma de decisiones se diseñan con una orientación hacia la persona o el grupo que los utilizará, y no como los sistemas de información tradicionales para la administración. 2.8- NECESIDAD DEL ANÁLISIS Y EL DISEÑO DE SISTEMAS El análisis y el diseño de sistemas, tal como lo realizan los analistas de sistemas, pretenden estudiar sistemáticamente la operación de ingreso de los datos, el flujo de los mismos y la salida de la información; todo ello dentro del contexto de una empresa en particular. En suma, el análisis y el diseño de sistemas sirve para analizar, diseñar y fomentar mejoras en la operación de la empresa, lo cual puede realizarse mediante el uso de sistemas de información computarizados. Si un sistema se instala sin una planeación adecuada, es muy probable que no sea satisfactorio y después, quede en el olvido. El análisis y el diseño de sistemas permiten estructurar el costoso esfuerzo de la implantación de los sistemas de

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información, que de otra manera ocurrirían de manera azarosa. El diseño y el análisis de sistemas se conforman por una serie de procesos, que al ejecutarse sistemáticamente mejoran la operación de un negocio, mediante el uso de los sistemas de información computarizados. Una buena parte del análisis y el diseño de sistemas involucran el trabajo en colaboración con los usuarios actuales o eventuales de tales sistemas de información. 2.9- IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS, OPORTUNIDADES Y OBJETIVOS En esta primera etapa del ciclo de desarrollo de los sistemas, el analista se involucra en la identificación de los problemas, de las oportunidades y de los objetivos. Esta fase es crucial para el éxito del resto del proyecto, pues nadie estará dispuesto a desperdiciar su tiempo dedicándolo al problema equivocado. La primera etapa requiere que el analista observe de forma objetiva lo que ocurre en una empresa. Luego, en conjunto con los otros miembros de la organización hará notar los problemas. Muchas veces esto ya fue realizado previamente; y por ello, es que se llega a invitar al analista. Las oportunidades son aquellas situaciones que el analista considera que pueden perfeccionarse mediante el uso de los sistemas de información computarizados. Al aprovechar las oportunidades, la empresa puede lograr una ventaja competitiva o llegar a establecer un estándar industrial. La identificación de objetivos también es un componente importante de la primera fase. En primera instancia, el analista deberá descubrir lo que la empresa intenta realizar. Y luego, estará en posibilidad de determinar si el uso de los sistemas de información apoyaría a la empresa para alcanzar sus metas, el encaminarla a problemas u oportunidades específicas. 2.10- DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE INFORMACIÓN La siguiente etapa que aborda el analista, es la determinación de los requerimientos de información a partir de los usuarios particularmente involucrados. Para identificar los requerimientos de información dentro de la empresa, pueden utilizarse diversos instrumentos, los cuales incluyen: el muestreo, el estudio de los datos y formas usadas por la organización, la entrevista, los cuestionarios; la observación de la conducta de quien toma las decisiones, así como de su ambiente; y también el desarrollo de prototipos. En esta etapa el analista hace todo lo posible por identificar qué información requiere el usuario para desempeñar sus tareas. Puede ver cómo varios de los métodos para establecer las necesidades de información, lo obligan a relacionarse directamente con los usuarios. Esta etapa sirve para elaborar la imagen que el analista tiene de la organización y de sus objetivos. En ocasiones, se llegan a concluir sólo las primeras dos etapas del ciclo de desarrollo de los sistemas. El analista de información es el especialista que emprende esta clase de estudios.

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2.11- ANÁLISIS DE LAS NECESIDADES DEL SISTEMA Durante esta fase, el analista de sistemas analiza las decisiones estructuradas por realizar, que son decisiones donde las condiciones, condiciones alternativas, acciones y reglas de acción podrán determinarse. Existen tres métodos para el análisis de las decisiones estructuradas: el lenguaje estructurado (en nuestro caso el español), las tablas de decisiones y los árboles de decisiones. No todas las decisiones en las empresas se encuentran estructuradas; no obstante, es importante que las comprenda el analista de sistemas. Las decisiones semiestructuradas (decisiones que se toman bajo riesgo), con frecuencia se apoyan en los sistemas de toma de decisiones. Cuando analiza las decisiones semiestructuradas, el analista las examina de acuerdo con el grado de complejidad del problema y con el número de criterios considerados al llevar a cabo las decisiones. 2.12- DISEÑO DEL SISTEMA RECOMENDADO En esta etapa del ciclo de desarrollo de los sistemas, el analista de sistemas usa la información que recolectó con anterioridad y elabora el diseño lógico del sistema de información. El analista diseña procedimientos precisos de captura de datos, con el fin de que los datos que se introducen al sistema sean los correctos. El analista también diseña accesos efectivos al sistema de información, mediante el uso de las técnicas de diseño de formas y de pantallas. Una parte del diseño lógico del sistema de información es el diseño de la interfaz con el usuario. La interfaz conecta al usuario con el sistema, y evidentemente, es de suma importancia. Serían ejemplos de interfaces para el usuario: el uso del teclado para introducir preguntas o respuestas, el uso de menús en la pantalla, con las opciones que tiene el usuario, el uso de dispositivos como el ratón (mouse) y muchos otros. La etapa del diseño también incluye el diseño de los archivos o la base de datos que almacenará aquellos datos requeridos por quien toma las decisiones en la organización. Una base de datos bien organizada es fundamental para cualquier sistema de información. En esta etapa, el analista diseña la salida (en pantalla o impresa) hacia el usuario, de acuerdo con sus necesidades de información. 2.13- PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA El sistema de información debe probarse antes de utilizarlo. El costo es menor si se detectan los problemas antes de la entrega del sistema. El programador realiza algunas pruebas por su cuenta, otras se llevan a cabo en colaboración con el analista de sistemas. En un principio, se hace una serie de pruebas, con datos tipo, para identificar las posibles fallas del sistema; más adelante, se utilizarán los datos del sistema real. El mantenimiento del sistema y de su documentación empiezan justamente en esta etapa; y después, esta función se realizará de forma rutinaria a lo largo de toda la vida del sistema. Las actividades de mantenimiento integran una buena parte de la rutina del programador, que para las empresas llega a implicar

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importantes sumas de dinero. Sin embargo, el costo del mantenimiento disminuye de manera importante cuando el analista aplica procedimientos sistemáticos en el desarrollo de los sistemas. 2.14- IMPLANTACIÓN Y EVALUACIÓN DE SISTEMA En esta última etapa del desarrollo del sistema, el analista ayuda a implantar el sistema de información. Esto incluye el adiestramiento que el usuario requerirá. Si bien, parte de esta capacitación la dan las casas comerciales, la supervisión del adiestramiento es una responsabilidad del analista de sistemas. Más aún, el analista necesita planear la suave transición que trae consigo un cambio de sistemas. Aunque la evaluación del sistema se plantea como parte integrante de la última etapa del ciclo de desarrollo de los sistemas; realmente, la evaluación toma parte en cada una de las etapas. Uno de los criterios fundamentales que debe satisfacerse, es que el futuro usuario utilice el sistema desarrollado. En la realidad, todas las etapas mantienen una dinámica de carácter espiral, hasta que el sistema finalmente se concluye 2.15- ESTABLECIMIENTO DE LAS NECESIDADES DE HARDWARE (EQUIPO) Y DE SOFTWARE (PROGRAMAS) En esta sección se analiza el proceso para la estimación de la carga de trabajo presente y futura de un negocio, y asimismo el proceso para evaluar el equipo y el software que manejarán de manera adecuada los requerimientos de trabajo. La figura siguiente muestra los pasos que debe tomar el analista de sistemas para definir las necesidades de equipo y de software. Primero, debe inventariar el equipo de cómputo existente para descubrir con qué dispone; luego, debe estimar las cargas presentes futuras para el sistema, después, debe hacer una evaluación del equipo y del software disponible. Los analistas de sistemas deben trabajar en conjunto con los usuarios para determinar el equipo (hardware) que será requerido. El establecimiento de equipo se apegará a los requerimientos de información. El conocimiento de la estructura de la organización puede servir de apoyo en las decisiones del tipo de equipo. Las opciones de equipo podrán considerarse, una vez que los analistas de sistemas, los usuarios y los directivos cuenten con una clara concepción de las tareas que se realizarán.

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INVENTARIO DEL EQUIPO DE CÓMPUTO

ESTIMACION DE LAS ARGAS DE TRABAJO

EVALUACION DEL EQUIPO

EVALUACION DEL SOFTWARE

ELECCION DEL PROVEEDOR

ADQUISICION DEL EQUIPO

FIG 2.2 Pasos para la adquisición del equipo de cómputo y del software

2.16- ESTIMACIÓN DE LA CARGA DE TRABAJO El siguiente paso para definir las necesidades de equipo es estimar la carga de trabajo. Esto significa que los analistas de sistemas formulen el número que represente, tanto la carga del trabajo actual como la proyectada para el sistema, de tal forma que cualquier equipo que se adquiera cuente con la posibilidad de manejar las cargas de trabajo actuales y futuras. Si las estimaciones se elaboran correctamente, la empresa no tendrá que reemplazar el equipo, a menos que se presente un crecimiento no pronosticado de uso del sistema. (Sin embargo, otros sucesos tales como una innovación tecnológica, puede dictar un reemplazo de equipo, si el negocio desea mantener una posición competitiva.) Por consideraciones prácticas, sólo se analizan muestras de la carga de trabajo, en lugar de analizar la carga de trabajo bajo diferentes equipos.

DE CÓMPUTO

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2.17- EVALUACIÓN DEL EQUIPO DE CÓMPUTO O HARDWARE La evaluación del equipo de cómputo es una responsabilidad compartida entre la dirección, los usuarios-y los analistas de sistemas. Aunque los vendedores le darán todo tipo de detalles acerca de sus ofertas particulares, los analistas necesitan supervisar de manera personal el proceso de evaluación, ya que ellos tendrán el mayor interés en la empresa. Además, el analista de sistemas puede orientar a los usuarios y a la directiva acerca de las ventajas y desventajas del equipo antes que ellos puedan desarrollar tal capacidad. Con base en el inventario del equipo de cómputo actual y de estimados adecuados de las cargas de trabajo actuales y futuras, el siguiente paso en el proceso será considerar los tipos disponibles de equipo que parecieran ajustarse a las necesidades proyectadas. La información de los vendedores sobre los posibles sistemas y configuraciones de los sistemas se volverá más pertinente en esta etapa y deberá revisarse tanto con la directiva como con los usuarios. Una vez que se conocen los requerimientos funcionales y se entienden los productos disponibles, así como su comparación con los existentes actualmente en la organización, el analista en unión con los usuarios y la directiva, evalúan la conveniencia de adquirir un equipo nuevo. Las opciones pueden encontrarse en un continuo, desde utilizar sólo el equipo disponible actualmente en la empresa, hasta cambiar de manera integral por un nuevo equipo. Entre estas dos opciones se encuentran aquellas pequeñas o grandes modificaciones al sistema actual. 2.18- IDENTIFICACIÓN DE COSTOS Y BENEFICIOS Los costos y los beneficios pueden ser tanto de naturaleza tangible como intangible. Ambos deben tomarse en cuenta en las propuestas de los sistemas. 2.18.1- Beneficios tangibles Los beneficios tangibles son las ventajas económicas cuantificables que obtiene la organización a través del uso del sistema de información. Ejemplo de beneficios tangibles serían el incremento en la velocidad de proceso, contar con cierta información que de otra manera sería inaccesible; la obtención de información con mayor puntualidad que en el pasado; aprovechar el mayor poder de cálculo de las computadoras y reducir el tiempo requerido por los empleados para concluir una tarea específica. Y existen otras más. Aunque la medición no siempre es fácil, los beneficios tangibles pueden estimarse en términos de pesos, recursos o tiempo ahorrados. 2.18.2- Beneficios intangibles Algunos de los beneficios que la organización obtiene a través de un sistema de información son difíciles de cuantificar, pero no por ello dejan de ser importantes. A éstos se les conoce como beneficios intangibles. Los beneficios intangibles incluyen: la mejora del proceso de toma de decisiones; el incremento de precisión; el llegar a ser más competitivo en los servicios al cliente; el mejoramiento de la imagen del negocio y el incremento de la satisfacción de los

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empleados al eliminar tareas de naturaleza tediosa. Como puede juzgar de la lista anterior, los beneficios intangibles son extremadamente importantes y pueden tener implicaciones de relevancia para el negocio, en su relación con personas tanto ajenas como propias de la organización. Aunque los beneficios intangibles del sistema de información son elementos importantes para decidir si se procede o no con su implantación, un sistema soportado exclusivamente por beneficios intangibles no tendrá éxito. Debe discutir en su propuesta tanto los beneficios tangibles como los intangibles, ya que la presentación de ambos permitirá a la directiva de la empresa contar con un sólido soporte para sustentar su decisión sobre el sistema propuesto. 2.18.3- Costos tangibles Los conceptos de costos tangibles e intangibles presentan una similitud conceptual a la de los beneficios tangibles e intangibles que fueron expuestos con anterioridad. Los costos tangibles son aquellos que pueden proyectar con precisión el analista de sistemas y el personal de contabilidad. Dentro de los costos tangibles se incluyen el costo del equipo, como computadoras y terminales, el costo de los recursos, el costo del tiempo del analista de sistemas, el costo del tiempo de programación y de otros salarios del personal. En general estos costos se encuentran definidos o pueden localizarse de manera sencilla, siendo los costos que requerirán del gasto de efectivo de la empresa. 2.18.4 – Costos intangibles Los costos intangibles son difíciles de estimar y pudieran no conocerse. Entre ellos tenemos el costo de perder una ubicación competitiva, perder puntos por no ser el primero en innovar, o ser líder en un sector; demeritar la imagen de la compañía debido al descuido continuo de los clientes y la toma de decisiones ineficaz por falta de información o por su extemporaneidad. Como puede imaginar es imposible proyectar con precisión una cantidad monetaria para los costos intangibles. Con el fin de que el tomador de decisiones pondere lo que se ha propuesto, así como sus implicaciones deben incluirse los costos intangibles, aun cuando no se cuantifiquen. 2.19- COMPARACIÓN DE LOS COSTOS Y LOS BENEFICIOS 2.19.1- Análisis del punto de equilibrio Este tipo de análisis al comparar exclusivamente los costos, permite determinar el momento en el cual se alcanza el equilibrio del sistema de información propuesto. El punto en el cual se interceptan los costos totales del sistema actual y del sistema propuesto representa el punto de equilibrio a partir del cual la empresa obtendría utilidades si contara con el nuevo sistema de información. Los costos totales incluyen el costo que se asocia a la operación del sistema además del costo de desarrollo que ocurre una sola vez (costos únicos al instalar el nuevo sistema) esto es, los costos tangibles que fueron expuestos. 2.19.2- Retorno de la inversión El retorno de la inversión es una manera sencilla de establecer si una empresa debe invertir en un sistema de información, con base en cuánto tiempo requerirá

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obtener beneficios del sistema que amorticen el costo de su desarrollo. De manera concisa, el método de retorno de la inversión determina el número de años de operación del sistema de información que se requieren para amortizar el costo de su inversión. La figura 12.19 ilustra un sistema con un retorno de la inversión de 3.5 años.

PERIODO COSTOS BENEFICIOS 0 30000 01 1000 120002 2000 120003 2000 80004 3000 80005 4000 100006 4000 15000

Esto ocurre de dos maneras distintas, ya sea por un incremento en las utilidades o por incrementos asociados a recursos ahorrados. También puede llegar a utilizarse una combinación de ambos métodos; ya que es una forma común para establecer alternativas de inversión, en general las empresas, establecen un periodo determinado para evaluar sus inversiones (por ejemplo, tres años). Esta información la podrá obtener del personal de contabilidad que se encuentre trabajando en el proyecto del sistema. Si el sistema propuesto tiene un retorno proyectado de inversión a seis años, en una compañía que considera como máximo un retorno de inversión de tres años para proyectos tecnológicos de rápido cambio, el sistema será rechazado. Si tal retorno de la inversión se encuentra dentro de la categoría aceptada por la empresa, pero aún fuera de lo aceptable (esto es cuatro años en lugar de tres) puede no rechazarse directamente, pero estar sujeto a una evaluación por otros métodos.

FIG 2.3 ANALISIS COSTO-BENEFICIO Aunque el retorno de la inversión es un método difundido y sencillo para establecer la trascendencia de los sistemas de información, tiene tres inconvenientes que limitan su utilidad. Uno de ellos es que no deja de ser un enfoque a corto plazo de decisiones de inversión y reemplazo; el segundo, es que no le da importancia a la forma en que serán programados los ingresos; y la

ANALISIS COSTO-BENEFICIO

0

10000

20000

30000

40000

0 1 2 3 4 5 6

AÑOS

$$$ COSTOS

BENEFICIOS

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tercera, es que el método de retorno de la inversión no considera el retorno total del proyecto, que pudiera ir más allá del año de la amortización. Para perfeccionar el retorno de la inversión y resolver estos inconvenientes, deben utilizarse otras formas de análisis financiero. 2.20- DISEÑO DE PROCEDIMIENTOS PRECISOS DE CAPTURA DE DATOS 2.20.1- Objetivos de la captura de datos Es de fundamental importancia asegurarse de que los datos se capturen con precisión. Es un axioma establecido que la calidad de la captura de datos determine la calidad de la información de salida. El analista de sistemas puede apoyar la entrada precisa de los datos mediante el logro de tres objetivos generales, tal y como se muestra en la figura siguiente, que son: la codificación eficaz, la captura y la entrada de datos eficientes, y el aseguramiento de la calidad a través de la validación. La calidad de los datos es una medida de cómo la consistencia y corrección de los datos se encuentran dentro de ciertos límites preestablecidos. La codificación eficiente de los datos facilita la captura precisa al reducir el tiempo y al aumentar la cantidad de datos, y en consecuencia el tiempo requerido para la entrada. Cuando los datos se introducen en forma eficiente, la captura satisface los parámetros establecidos de desempeño que se apegan a una relación entre el tiempo invertido en la captura y el número de datos capturados. Una captura eficiente de datos también indica que los capturistas pueden descifrar los datos con rapidez y sencillez. 2.20.2- Clasificación de la información Los códigos permiten distinguir entre las clases de los artículos. Las clasificaciones son necesarias para múltiples propósitos. Por ejemplo, reflejar qué cobertura de un plan de seguro médico tiene un empleado, o demostrar qué estudiante ha concluido sus requisitos ordinarios del trabajo del curso. Las clases deben ser mutuamente exclusivas para ser útiles. Por ejemplo, si un estudiante se encuentra en la clase F, significa fresh-man, habiendo cubierto entre cero y treinta y seis horas crédito, y no podría ser clasificado como un sophomore (S). Las clases podrían confundirse en el caso de que F = O—36 horas de crédito y S = 32—64 horas de crédito y así sucesivamente. Cuando los códigos de clasificación no son excluyentes, los datos son confusos y no pueden interpretarse de manera precisa. 2.20.3- Decidir qué capturar La decisión de qué capturar precede a la interacción misma del usuario con el sistema. De hecho esto es vital para la relevancia de la interfaz a desarrollar, por aquella expresión muy cierta de que "si entra basura, sale basura". La decisión acerca de qué datos capturar, la realizan los analistas de sistemas junto con los usuarios del sistema. Gran parte de lo que se captura es específico del negocio. Debido al costo de mano de obra, la captura de los datos, su entrada,

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almacenamiento y registro son tareas de alto costo. Al considerarlos todos, se vuelve una importante decisión qué material capturar. Existen dos tipos de datos a introducir: los datos que cambian o varían en cada una de las transacciones y los datos que distinguen de otros artículos, de manera concisa, al artículo particular que se procesa. Un ejemplo de un dato variable es aquella cantidad de artículos adquiridos cada vez por una agencia de publicidad a su proveedor de papelería. Ya que el cambio de las cantidades depende del número de empleados en la agencia y de cuántos contadores estén en ejercicio, cada vez que se haga una solicitud deberá capturarse el dato de la cantidad. Un ejemplo de un dato distintivo sería la inclusión de tres letras que correspondan al apellido de un paciente, cuando se registre su número de seguro social. De esta forma, el paciente se distingue de manera única de los otros pacientes dentro del mismo sistema. 2.20.4- Dejemos que la computadora haga el resto Cuando considere qué datos capturar en cada una de las transacciones y qué datos dejar que el sistema introduzca, es conveniente tomar ventaja de lo que las computadoras hacen mejor. En el ejemplo anterior de la agencia de publicidad que solicita suministros de oficina, no es necesario que el operador introduzca en la orden de papelería la descripción de cada artículo, cada vez que recibe una orden, pues la computadora puede almacenar y tener acceso de manera fácil a estos datos. Las computadoras realizan de manera automática las tareas repetitivas, como registrar la hora de la transacción, calcular nuevos valores para la entrada, y almacenar y registrar datos en el momento que se le solicite. Al considerar las mejores cualidades de las computadoras, un diseño eficiente de la captura de datos evita que se capturen innecesariamente ciertos datos. Esto reducirá en gran medida el error humano y el aburrimiento. Se puede programar en el software que la fecha de la captura de los datos se tome automáticamente, de tal forma que el capturista no tenga que preocuparse por realizar tal acción para cada una de las transacciones que procese. De manera alternativa, el programa de cómputo puede solicitarle al del usuario que le proporcione la fecha del día de hoy. Y una vez capturada, el sistema procederá a utilizar tal fecha en todas las transacciones procesadas en la sesión. Al decidir lo que no se captura, también debe tomarse en consideración la capacidad de la computadora para hacer operaciones. Las computadoras pueden realizar muchas operaciones con los datos que ya tienen capturados.

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2.21 - SISTEMA DE CONTROL 2.21.1 - Sistemas El termino sistema se emplea para describir un conjunto de componentes que interactúan, alrededor de los cuales se dibuja una frontera imaginaria de modo que solo es de interés la interacción entre la entrada o entradas y su salida o salidas, sin necesidad de estudiaren detalle las interacciones que lo forman. Así el aspecto importante en un sistema es la relación entre las entradas y las salidas. Existen dos formas básicas de formas de control, una es la denominada en lazo abierto y la otra enlazo cerrado. Con un sistema en lazo abierto la entrada se elige con base en la experiencia que se tiene con dichos sistemas para producir el valor de salida requerido. En esta salida, sin embargo, no se ve modificada por el cambio en las condiciones de operación externas. En un sistema de control de lazo abierto en el que no existe información que se alimente de regreso (realimentación) al elemento de control para ajustarlo y mantener una salida constante. Los sistemas de control que operan mediante mecanismos de temporización preestablecidos son sistemas en lazo abierto. Con un sistema de control en lazo cerrada se tiene una señal de realimentación hacia la entrada desde la salida, la cual se utiliza para modificar la entrada de modo que la salida se mantenga constante a pesar de los cambios en las condiciones de operación. En un sistema de control de lazo abierto la salida del sistema no tiene efecto sobre la señal de entrada. En un sistema de control en lazo cerrado la salida si tiene efecto sobre la señal de entrada, y la modifica para mantener una señal de salida en el valor requerido. Los sistemas en lazo abierto tienen la ventaja de ser bastante sencillos y en consecuencia de bajo costo, y con buena confiabilidad. Sin embargo con frecuencia son inexactos, porque no hay corrección de errores. Los sistemas de lazo cerrado tienen la ventaja de ser capaces de igualar los valores reales a los requeridos. No obstante, si existen retrasos en el sistema pueden surgir problemas. Dichos retrasos propician que la accion correctiva requerida llegue demasiado tarde, y como consecuencia, se obtienen oscilaciones en la entrada e inestabilidad. Los sistemas en lazo cerrado son mas complicados que aquellos en lazo abierto y mas costosos con una gran posibilidad de descompostura debidas a la gran cantidad de componentes. 2.21.2 - Elementos básicos de un sistema de lazo abierto Se puede considerar que un sistema en lazo abierto se puede consiste en algunos subsistemas básicos arreglados de forma que la salida no alimenta a la entrada. Estos elementos pueden ser distintos, equipos separados, pero todas las funciones que cumple cada subsistema se deben preservar. La entrada global al sistema es una señal, que, basada en experiencias anteriores, es probable que conduzca a la salida requerida. Los subsistemas son:

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Elemento de control. Este elemento determina que acción se va a tomar dada una entrada al sistema de control. Elemento de corrección. Este elemento responde a la entrada que viene del

elemento de control e inicia la acción para producir el cambio en la variable controlada al valor requerido. Proceso. El proceso o planta es el sistema en el que se va a controlar la

variable.

FIG 2.4 Subsistemas en un sistema de control en lazo abierto

2.21.3 - Elementos básicos de un sistema en lazo cerrado Se puede considerar que un sistema en lazo cerrado consiste en algunos subsistemas básicos ordenados de forma que la salida de todos los subsistemas regresa a la entrada y la realimenta. Estos elementos pueden no ser partes distintas o equipos separados, pero todas las funciones de los subsistemas estarán presentes. La entrada global al sistema de controles el valor requerido de la variable, y la salida es el valor real de la variable. Elemento de comparación. Este elemento compara el valor requerido o de

referencia de la variable por controlar con le valor medido de lo que se obtiene a la salida, y produce una señal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la salida y el valor requerido.

Señal de error = señal del valor de referencia – señal del valor medido

Elemento de control. Este elemento decide que acción tomar cuando se recibe

una señal de error. A menudo se utiliza el término controlador para un elemento que incorpora el elemento de control y la unidad de corrección. Elemento de corrección. Este elemento se utiliza para producir un cambio en el

proceso para eliminar al error, y con frecuencia se denomina actuador. Elemento proceso. El proceso, o planta, es el sistema donde se va a controlar

la variable. Elemento de medición. Este elemento produce una señal relacionada con la

condición de la variable controlada, y proporciona la señal de realimentación para determinar si hay o no error.

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FIG 2.5 Subsistemas en un sistema de control en lazo cerrado

Una característica necesaria de un sistema de control en lazo cerrado es el lazo de realimentación. Este es el medio a través del cual una señal relacionada con la variable real obtenida se realimenta para compararse con la señal de referencia. 2.22 - COMPUTADORAS EN CONTROL 2.22.1 - Control digital directo El termino control digital directo (DDC por sus siglas en ingles: direc digital control) se usa cuando la computadora esta en lazo de realimentación o en lazos de sistemas de control e implementan la ley de control para el sistema. La computadora tiene como entradas el punto de ajuste requerido y la realimentación de la salida media, la cual produce una salida que es la señal que maneja el elemento de corrección. Debido a que se trata de una computadora digital, las entradas y las salidas son señales digitales. Si se requirieran señales analógicas, entonces habría una conversión usando convertidores analógico a digital (A/D) para las entradas y convertidores digital a analógico (D/A) para las salidas. La computadora puede programarse para realizar el control de procesos discretos, es decir, control de secuencia, y encendido o apagado de salidas de acuerdo con eventos o tiempo. Esta se podría usar para control continuo, si la ley de control se implementa en la computadora a partir de un programa de software; este programa se diseña para lograr que la computadora ejecute las funciones matemáticas requeridas. El control digital directo se puede aplicar a sistemas de un solo lazo de realimentación o a sistemas grandes que involucran cientos de lazos de realimentación. Los lazos pueden estar en cascada, con salida o señal de corrección de un lazo que actúa como el punto de ajuste para otro lazo. El control digital directo no se limita a un control de sistemas con un solo lazo sino que se puede usar para implementar técnicas como control inferencias, control prealimentado y control adaptable. Con el control inferencial el elemento de medición no realimenta la variable controlada; en su lugar, realimenta otra cantidad, a partir de la cual el controlador debe inferir el valor de la variable controlada.

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El control prealimentodo trabaja con base en la medición de las perturbaciones al sistema, no a través de la medición de las salidas. Esto puede tener una respuesta mas rápida que el control realimentado pues no se pierde tiempo en esperar a que el sistema reaccione a las perturbaciones antes de que el control se ejecute. El control adaptable requiere que el sistema adapte en forma automática su estrategia de control para hacer frente a una situación. Los sistemas de control adaptable pueden hacerse de varias maneras; las tres comunes son:

1. Control mediante ganancia preprogramada. Con el control mediante ganancia preprogramada los cambios en la ley de control elegida, como es la ganancia de una ley de control proporcional , se hacen con base en los cambios de alguna medición auxiliar de la variable controlada.

2. Control mediante auto sintonización. Con auto sintonización el sistema sintoniza de manera continua sus propios parámetros.

3. Control mediante un modelo de referencia. Con sistemas adaptables mediante un modelo de referencia se desarrolla un modelo exacto del sistema y el valor de ajuste se usa como entrada al sistema real y al modelo; la diferencia entre la salida real y la salida del modelo se monitorea y se usa para ajustar los parámetros del controlador.

2.23 - RECTIFICADORES CON DIODOS 2.23.1 – Introducción Los diodos se usan en forma extensa en los rectificadores. Un rectificador es un circuito que convierte una señal de ca en una señal unidireccional. Es un tipo de convertidor de cd a ca. Dependiendo de la clase de suministro en la entrada, los rectificadores se clasifican en dos tipos: 1) monofásicos y 2) trifásicos. Para simplificar, se considera que los diodos son ideales. Por "ideal" se quiere decir que el tiempo trr de recuperación en sentido inverso, y la caída de voltaje VD en sentido directo, son despreciables. Esto es, que trr = 0 y VD = 0. 2.23.2 – Rectificadores monobásicos de Media Onda Un rectificador monofásico de media onda es el tipo más simple, pero en el caso normal no se usa en aplicaciones industriales. Sin embargo, es útil para comprender el principio del funcionamiento del rectificador. Durante el medio ciclo positivo del voltaje de entrada, el diodo D1, conduce y el voltaje de entrada aparece a través de la carga. Durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada, el diodo está en condición de bloqueo y el voltaje de salida es cero.

FIG 2.6 Circuito rectificador de media onda.

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FIG 2.7 Voltaje de salida del rectificador de media onda.

2.23.3 – Parámetros de Rendimiento Un rectificador es un procesador de potencia que debe que debe producir un voltaje de salida de cd con un contenido mínimo de armónicas. Al mismo tiempo debe mantener la corriente de entrada tan sinusoidal como sea posible, y en fase con el voltaje de entrada, para que el factor de potencia sea cercano a la unidad. La calidad de procesamiento de potencia de un rectificador requiere la determinación del contenido de armónicas de la corriente de entrada, el voltaje de entrada y la corriente de salida. Se pueden usar desarrollos en series de fourier para determinar el contenido de armónicas de voltajes y de corrientes. Hay tres tipos distintos de circuitos rectificadores, y los rendimientos de un rectificador se evalúan, en el caso normal, en función de los siguientes parámetros:

El valor promedio del voltaje de salida (o de carga), Vcd El valor promedio de la corriente de salida (o de carga), Icd La potencia de salida en cd,

Pcd = VcdIcd

El valor de la raíz cuadrada media (rms) del voltaje de salida, Vrms El valor rms de la corriente de salida, Irms La potencia de salida en ca

Pca = Vrms Irms

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2.23.4 – Rectificadores Monofasicos de onda completa Un circuito rectificador de onda completa, con un transformador con derivación central. Cada mitad del transformador, con su diodo correspondiente, actúa como un rectificador de media onda, y la salida de un rectificador de onda completa es lo que se llama una corriente continua. Como no fluye corriente de cd por el transformador, no hay problema de saturación de su núcleo.

FIG 2.8 Circuito rectificador de onda completa.

FIG 2.9 Voltaje de salida del rectificador de onda completa.

En lugar de usar un transformador con derivación central se podrían usar cuatro diodos. Durante el semiciclo positivo del voltaje de entrada, se suministra la corriente a la carga a través de los diodos D1 y D2. Durante el semiciclo negativo, los diodos D3 y D4 son los que conducen. La forma de onda del voltaje de salida es idéntico al formado con un rectificador de dos diodos. El voltaje pico inverso de un diodo sólo

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es Vm. A este circuito se le conoce como rectificador en puente, y es de uso común en aplicaciones industriales.

FIG 2.10 Circuito rectificador de onda completa en puente.

FIG 2.11 Voltaje de salida del rectificador de onda completa en puente.

2.23.5 - RECTIFICADORES TRIFÁSICOS EN PUENTE Un rectificador trifásico en puente se utiliza frecuentemente en aplicaciones de alta potencia. Es un rectificador de onda completa, y puede operar con o sin transformador, y produce rizos de seis pulsos en el voltaje de salida. Los diodos se numeran en el orden de las secuencias de conducción, y cada uno conduce durante 120°. La secuencia de conducción para los diodos es D1-D2, D3-D2, D3-D4, D5-D6 y D1-D6. El par de diodos conectados entre el par de líneas de alimentación que tienen el mayor voltaje instantáneo de línea a línea es el que conduce. El voltaje de línea a línea es √3 veces el voltaje de fase, para una fuente trifásica conectada en Y.

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FIG 2.12 Circuito rectificador trifásico en puente.

FIG 2.13 Voltaje de salida del rectificador trifásico en puente.

2.23.6 - COMPARACIONES DE RECTIFICADORES CON DIODOS El objetivo de un rectificador es proporcionar un voltaje de salida de cd con determinada potencia de salida. Por tanto, es más conveniente expresar los parámetros de rendimiento en términos de Vcd y de Pcd. Por ejemplo la especificación y la relación de vueltas del transformador, en un circuito de rectificador, se puede determinar con facilidad si el voltaje rms de entrada al rectificador está en función del voltaje requerido de salida, Vcd. Debido a sus méritos relativos, los rectificadores monofásicos y trifásicos en puente se usan en forma común.

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2.24 - DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL 2.24.1 - ESPECIFICACIONES DE DISEÑO A menudo se emplean especificaciones de diseño para describir qué debe hacer el sistema y cómo hacerlo. Estas especificaciones son únicas para cada aplicación individual y con frecuencia incluyen especificaciones como estabilidad relativa, precisión en estado estable (error), respuesta transitoria, y características de respuesta en frecuencia. El diseño de sistemas de control lineales se puede realizar ya sea en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia. Especificaciones como el sobrepaso máximo, tiempo de levantamiento y tiempo de asentamiento, están definidas para una entrada escalón unitario, y por tanto se emplean para diseño en el dominio del tiempo. Se ha aprendido que la estabilidad relativa también se mide en términos del margen de ganancia, margen de fase, y Mr. Éstas son especificaciones típicas del dominio de la frecuencia y deben emplearse junto con herramientas como la traza de Bode, la traza polar, la traza de ganancia-fase, y la carta de Nichols. Se ha mostrado que para el sistema prototipo de segundo orden, existen relaciones analíticas simples entre estas especificaciones, en los dominios del tiempo y de la frecuencia. Sin embargo, para sistemas de orden superior, la correlación entre las especificaciones entre los dominios del tiempo y la frecuencia son difíciles de establecer. Por tanto la selección de si el diseño se debe realizar en el dominio del tiempo o de la frecuencia depende de la preferencia del diseñador. Sin embargo, se debe señalar que, en la mayoría de los casos, las especificaciones en el dominio del tiempo tales como sobrepaso máximo, tiempo de levantamiento y tiempo de asentamiento se emplean normalmente como la medida final del desempeño del sistema. Para un diseñador sin experiencia, es difícil comprender la conexión física entre las especificaciones en el dominio de la frecuencia tales como márgenes de ganancia y fase, pico de resonancia, con el desempeño real del sistema. Los siguientes comentarios explican las razones para emplear las especificaciones en el dominio de tiempo contra las especificaciones en el dominio de la frecuencia.

1. Históricamente, el diseño de sistemas de control lineales fue desarrollado con una gran cantidad de herramientas gráficas tales corno las trazas de Bode, la traza de Nyquist, la traza de ganancia-fase, y la carta de Nichols, que se realizan en el dominio déla frecuencia. La ventaja de estas herramientas es que se pueden bosquejar mediante métodos aproximados sin realizar un dibujo detallado. En consecuencia, el diseñador puede realizar diseños empleando especificaciones en el dominio de la frecuencia tales como margen de ganancia, margen de fase, Mr, etcétera. Los sistemas de orden superior no presentan mayor problema. Para ciertos tipos de controlador, existen procedimientos de diseño en la frecuencia que reducen el esfuerzo de prueba y error a un mínimo. 2. El diseño en el dominio del tiempo que emplea especificaciones de diseño tales como tiempo de levantamiento, tiempo de retardo, tiempo de asentamiento, sobrepaso máximo, etc., es factible analíticamente solo para

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sistemas de segundo orden, o sistemas que se puedan aproximar mediante sistemas de segundo orden. Los procedimientos generales de diseño que emplean especificaciones en el dominio del tiempo son difíciles de establecer para sistemas de orden superior a segundos.

El desarrollo y la disponibilidad de software de computadora amigable y poderoso ha cambiado rápidamente la práctica del diseño de sistemas de control, que hasta hace poco había estado dictado por el desarrollo histórico. Con herramientas de software modernas, el diseñador puede correr, en unos cuantos minutos, un gran número de diseños empleando especificaciones en el dominio del tiempo. Esto disminuye considerablemente la ventaja histórica del diseño en el dominio de la frecuencia, el cual está basado en la conveniencia de realizar el diseño gráfico en forma manual. Además, generalmente es difícil, excepto para el diseñador experimentado, seleccionar un conjunto coherente de especificaciones en el dominio de la frecuencia que correspondan a requisitos de desempeño en el dominio del tiempo. En general, para controlar el sobrepaso máximo, se tiene que especificar al menos el margen de fase y Mr. Eventualmente, el establecer un conjunto inteligente de especificaciones en el dominio de la frecuencia se convierte en un proceso de prueba y error que precede al diseño real, el cual, a menudo, también es un esfuerzo de prueba y error. Sin embargo, los métodos en el dominio de la frecuencia aún son valiosos al interpretarse rechazo a ruido y propiedades de sensibilidad del sistema, y la mayoría de ellos ofrecen otra perspectiva al proceso de diseño. 2.24.2 - Configuraciones del controlador En general, la dinámica de un proceso lineal controlado puede representarse por el diagrama de bloques siguiente.

FIG 2.14 Diagrama de un proceso controlado.

El objetivo de diseño es que las variables controladas, representadas por el vector de salida y(t), se comporten en cierta forma deseada. El problema esencialmente involucra el determinar la señal de control u(t) dentro de un intervalo prescrito para que todos los objetivos de diseño sean satisfechos. La mayoría de los métodos de diseño de sistemas de control convencionales se basan en el diseño de una configuración fija, en el que en un principio el diseñador decide la configuración básica del sistema diseñado completo y el lugar donde el controlador estará colocado en relación con el proceso controlado. Entonces, el problema involucra el diseño de los elementos del controlador. Debido a que la mayoría de los esfuerzos de control involucran la modificación o compensación de las características de desempeño del sistema, el diseño general que emplea una configuración fija también es llamada compensación.

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Compensación en serie (cascada). La figura (2.14) muestra la configuración del sistema más comúnmente utilizada con el controlador colocado en serie con el proceso controlado, y la configuración es llamada compensación en serie o en cascada. Compensación mediante realimentación. En la figura (2.15), el controlador está colocado en la trayectoria menor de realimentación y el esquema es llamado compensación mediante realimentación. Compensación mediante la realimentación de estado. La figura (2.16) muestra un sistema que genera la señal de control mediante la realimentación de las variables de estado a través de ganancias constantes reales, y el esquema se conoce como realimentación de estado. El problema con el control mediante, la realimentación del estado es que para sistemas de orden superior, el gran número de variables de estado involucradas requeriría una gran cantidad de transductores para detectar las variables de estado para la realimentación. Por tanto, las implantaciones del esquema de control mediante la realimentación de estado puede ser costoso impráctico. Aun para sistemas de bajo orden, a menudo no todas las variables de estado son asequibles directamente, y puede ser necesario crear un observador o estimador que estime las variables de estado a partir de las mediciones de las variables de salida.

FIG 2.15 Configuración de un controlador de compensación en serie o cascada.

FIG 2.16 Configuración de un controlador de compensación mediante realimentación.

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FIG 2.17 Control mediante realimentación de estado.

FIG 2.18 Configuración de un controlador de compensación en serie – realimentada(dos grados de libertad).

FIG 2.19 Configuración de un controlador de compensación directa con compensación en serie (dos grados de libertad).

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FIG 2.20 Configuración de un controlador de compensación en prealimentación (con dos grados de libertad).

Los esquemas de compensación mostrados en las figuras (2.14), (2.15), y (2.16) tienen un grado de libertad ya que sólo hay un controlador en cada sistema, aun cuando el controlador pueda tener más de un parámetro que pueda variar. La desventaja con un controlador de un grado de libertad es que los criterios de desempeño que pueden realizarse están limitados. Los esquemas de compensación mostrados en las figuras (2.17), (2.18) y (2.19) tienen dos grados de libertad. Compensación en serie-realimentada. La figura (2.17) muestra la compensación en serie-realimentad a para la cual se emplea un controlador en serie y un controlador en la realimentación. Compensación prealimentada. Las figuras (2.18) y (2.19) muestran la llamada compensación prealimentada. En la figura (2.19), el controlador prealímentado Gcf(s) es colocado en serie con el sistema en lazo cerrado, que tiene un controlador en serie Gc(s) en la trayectoria directa. En la figura (2.19) el controlador prealimentado Gcf(s) está colocado en paralelo con la trayectoria directa. La clave de la compensación prealimentada es que el controlador Gcf(s) no esté en el lazo del sistema, por tanto no afecta las raíces de la ecuación característica del sistema original. Los polos y ceros de Gcf(s) se pueden escoger para añadir o cancelar los polos y ceros de la función de transferencia en lazo cerrado. Uno de los controladores más ampliamente empleados en estos esquemas de compensación mencionados anteriormente es el controlador PID, el cual aplica una señal al proceso que es una combinación proporcional, integral y derivada de la señal de actuación. Debido a que estos componentes de la señal se pueden realizar y visualizar con facilidad en el dominio del tiempo, los controladores PID se diseñan comúnmente empleando métodos en el dominio del tiempo. Además de los controladores tipo PID, los controladores de adelanto, atraso, adelanto-atraso y de muesca también se emplean frecuentemente. Los nombres de estos controladores provienen de las propiedades de sus respectivas características en el dominio de la frecuencia. Como resultado, estos controladores se diseñan a menudo empleando conceptos en el dominio de la frecuencia.

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2.24.3 - Principios fundamentales de diseño Después que se ha escogido una configuración del controlador, el diseñador debe escoger un tipo de controlador que con la selección adecuada de los valores de sus elementos satisfacerá todas las especificaciones de diseño. Los tipos de controladores disponibles para el diseño de sistemas de control están limitados sólo por la imaginación. Una vez elegido el controlador, la siguiente tarea es determinar los valores de los parámetros del controlador. Estos parámetros son típicamente coeficientes de una o más funciones de transferencia que componen al controlador. Mientras algunas veces este proceso es directo, más frecuentemente no involucra muchas iteraciones de diseño, ya que normalmente los parámetros del controlador interactúan unos con otros y afectan las especificaciones de diseño en formas conflictivas. Es claro que mientras más especificaciones de diseño y más parámetros haya, el proceso de diseño se vuelve más complicado. Al realizar el diseño ya sea en el dominio del tiempo o de la frecuencia, es importante establecer algunas guías básicas o reglas de diseño. Se debe mantener en mente que el diseño en el dominio del tiempo normalmente se basa fuertemente en el plano s y en el lugar geométrico de las raíces. El diseño en el dominio de la frecuencia está basado en la manipulación de la ganancia y la fase de la función de transferencia de lazo para que se cumplan las especificaciones. En general, es útil resumir las características en el dominio de la frecuencia y del tiempo para que se puedan emplear como guía para propósitos de diseño.

1. Los polos complejos conjugados de la función de transferencia en lazo cerrado producen una respuesta al escalón unitario que es subamortiguada. Si todos los polos son reales, la respuesta al escalón unitario es sobreamortiguada. Sin embargo, los ceros de la función de transferencia en lazo cerrado pueden causar un sobrepaso aun si el sistema es sobreamordguado. 2. La respuesta de un sistema está dominada por aquellos polos más cercanos al origen del plano s. Los transitorios debidos a aquellos polos a la izquierda decaen más rápido. 3. Mientras más alejados a la izquierda en el plano s estén los polos dominantes del sistema, el sistema responderá más rápido y mayor será el ancho de banda. 4. Mientras más alejados a la izquierda del plano s estén los polos dominantes del sistema, más caro será y más grandes serán sus señales internas. 5. Cuando un polo y un cero de una función de transferencia de un sistema se cancelan uno con el otro, la porción de la respuesta del sistema asociada con el polo tendrá una magnitud más pequeña. 6. Las especificaciones en los dominios del tiempo y de la frecuencia están asociadas vagamente. El tiempo de levantamiento y el ancho de banda son inversamente proporcionales. El margen de fase, el margen de ganancia, Mr, y el amortiguamiento son inversamente proporcionales.

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CAPITULO III. SOLUCION DEL PROBLEMA 3.1. OBJETOS EMPLEADOS Este capitulo esta dedicado a desglosar las partes funcionales del programa así como la configuración de cada objeto empleado, para obtener el programa terminado. Para el desarrollo de la aplicación fue utilizada la herramienta TEST POINT, este programa

Los objetos utilizados para el proceso de gestión y monitoreo son:

1) Switch “Encendido”. Este objeto conmutador permite a la aplicación introducir un valor On/Off (con etiquetas de texto seleccionables).

2) “Convert_A/D”. Convertidor analógico digital para la adquisición de los datos. El objeto A/D opera con el hardware de entrada analógico / digital, muestreando uno o más canales de datos con a la frecuencia deseada.

3) “Grafica”. El objeto gráfica dibuja gráficas de datos: con una o más trazas. Aquí trazamos el comportamiento de los rectificadores en el transcurso del tiempo.

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4) “activa_ind”. El objeto Acción actúa como una subrutina que puede ser llamada por otras listas de acción. Se puede definir cualquier línea de acción y cualquier parámetro en la configuración de este objeto. En este caso es la subrutina que establece el estado de los indicadores “Rect1”, “Rect2”, “Rect3”,” “Rect4”.

5) “Displays”. Cualquiera de los objetos se pueden almacenar en un grupo, los grupos son una herramienta de organización. Aquí se encuentran agrupados los displays que muestran el voltaje de los rectificadores.

Los objetos “Rectificador 1”, “Rectificador 2”, “Rectificador 3”, “Rectificador 4”, son los displays para mostrar el valor nùmerico del voltaje para cada rectificador.

6) “Rect1”, “Rect2”, “Rect3”,” “Rect4”. El objeto indicador muestra un valor On/Off, con colores y etiquetas seleccionables y editables. Son los indicadores cuando esta activo el rectificador.

7) “Led”: El objeto condicional selecciona uno de los dos grupos de alternativas de acción a ejecutar, basándose en el valor de una expresión matemático-lógica. Y es la condición para activar los indicadores “Rect1”, “Rect2”, “Rect3”,” “Rect4”.

8) “Rango”. Condición para el rango establecido de voltaje.

9) “Rango A”. Condición para establecer el límite máximo de voltaje.

10) “Cond_encendido”. Condición que establece el estado del switch, encendido o apagado.

11) “Obtiene Voltaje”. El objeto matemático proporciona cálculos, de aritmética simple y de manipulación de cadenas o análisis avanzados. El objeto matemático posee una fórmula configurable y puede tomar cualquier número de parámetros para realizar sus cálculos. Es la operación con la que obtenemos la sumatoria de voltaje de los rectificadores.

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12) “Voltaje Total”. El objeto display muestra datos numéricos o cadenas, en un tamaño, color y formato seleccionable. Display para la sumatoria de voltajes.

13) “Valor Maximo”. El objeto dato de entrada, proporciona la posibilidad al usuario de introducir datos de entrada, éste puede escribir tanto valores numéricos como cadenas. Variable que establece el usuario como el voltaje máximo de operación idónea.

14) “Valor Minimo”. Variable que establece el usuario como voltaje mínimo de operación idónea del rectificador.

15) “Rango Optimo”. Indicador para mostrar la leyenda de cómo esta operando el sistema.

16) “Archivo”. El objeto fichero proporciona acceso a ficheros de disco en lectura y en escritura, incluyendo el formateo de los datos de valores simples o de vectores. Acción con la que se crea la bitácora, con los datos: hora, voltaje, corriente y potencia.

17) “Hora”. El objeto tiempo proporciona la fecha actual y, también, la posibilidad de ejecutar un grupo de acciones periódicamente con una frecuencia dada. Es la hora del sistema donde se esta ejecutando la aplicación.

18) “Memoria”. Operación matemática utilizada para guardar momentáneamente el valor de voltaje.

19) “Comparación”. Condición donde comparamos el valor de voltaje total anterior que se obtiene de la muestra con el valor actual de voltaje total.

20) “Corriente_Total”. Operación matemática con la que obtenemos la corriente por medio de la ley ohm.

21) “CORRIENTE TOTAL”. Display en el que mostramos el valor de la corriente obtenido por la formula: “Corriente_Total”

22) “Potencia”. Operación matemática para la obtención de la potencia total que esta siendo demandada a los rectificadores.

23) “POTENCIA TOTAL”. Display en el que mostramos el valor de la potencia obtenido por la formula: “Potencia”

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3.2 DESARROLLO DE LA APLICACIÓN La funcionalidad de cada objeto dentro de la aplicación es descrita en las siguientes lineas: El switch,“Encendido”.

El uso de este objeto es el activar o desactivar la funcionalidad de la tarjeta de adquisición de datos. Al estar en encendido activamos la tarjeta, con esto todas las funcionalidades, como son la obtención de los datos para el historial, y el encendido del convertidor analógico-digital. Al estar en la etiqueta Off reiniciamos y/o ponemos en cero todos los objetos usados en el proceso, como son los displays, los indicadores, y a si mismo detenemos el convertidor

analógico-digital. Esto se aplica mediante la condición “Cond_encendido”.

Condicion ·”Cond_encendido” Mediante este objeto se condiciona si el switch se encuentra en la posición donde la variable switch esta dada por el objeto switch,“Encendido”, si “Encendido” se encuentra en posición “ON” el valor logico es 1, si “Encendido” se encuentra en posición “OFF” el valor logico es 0.

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Objeto Analog / Digital (A/D) “Convert_A/D”

El convertidor Analógico/Digital es la parte medular de nuestro sistema, aquí es donde se reciben las muestras de los voltajes que obtenemos de los rectificadores. El objeto A/D se usa para adquirir datos analógicos de la tarjeta. Las entradas analógicas pueden adquirirse mediante muestras individuales o mediante un conjunto temporizado de muestras, de uno o más canales. Las acciones A/D toman como parámetro una lista de canales. Los distintos canales en una lista han de ser separados por comas. En esta línea de acción y para este proceso utilizamos cuatro canales “1,2,3,4”.

El objeto A/D puede configurarse con un número de tarjeta o en modo demo. El modo demo se usa para hacer pruebas cuando no se tiene tarjetas disponibles. Cada objeto A/D representa una única tarjeta A/D., por lo tanto solo se utiliza una solo tarjeta de adquisición de datos ya que el objeto A/D puede soportar cualquier número de canales, dependiendo del tipo de interfaz y tarjeta, esto se configura en el objeto “Encendido”, donde se ejecuta la acción START A/D, por lo cual monitoreamos los canales 1,2,3,4.

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Con la ejecución START A/D en el switch, se activa el convertidor para que empiece con la adquisición de las señales analógicas provenientes de los rectificadores. Se configura la instrucción con cuatro campos requeridos: numero de muestras(# samples), frecuencia de muestreo (rate), canales empleados(chanels) y limites(event alter). Haciendo una explicación de cada característica: La frecuencia de muestreo es la frecuencia a la que cada canal es muestreado. Por ejemplo, aquí el parámetro frecuencia es 100 y la lista de canales especifica cuatro canales, cada canal será muestreado 100 veces por segundo. La tarjeta A/D debe, por tanto, tomar y convertir un total de 400 muestras en un segundo, además de el tiempo tomado para conmutar de un canal a otro.

Para detener el muestreo en segundo plano ("Start A/D"), se usa la acción "Stop A/D": Esta accion se ejecuta cuando se cumple ·”Cond_encendido” donde “Encendido” se encuentra en la posición “OFF” (valor lógico = 0) Con el boton “Sensor/Input scaling” se obtienen las opciones de configuración del objeto A/D, aparece la ventana de diálogo permite especificar, canal por canal, el escalado deseado a aplicar a los valores de voltaje de entrada.

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Si se activa la opción "Apply Scaling", todos los datos adquiridos se convertirán automáticamente de los valores absolutos de voltaje a la escala que se haya introducido. Las acciones que se ejecutan en el objeto “Convert_A/D” son: el graficar los voltajes en el transcurso del tiempo, ejecutar las operaciones matemáticas, así como la subrutina, el despliegue de los valores en los displays, la activación de los indicadores y la creación de la bitácora. Grafica “Grafica” Mediante este objeto se realiza el registro de los voltajes individuales de los rectificadores que se van obteniendo al ser monitoreados al instante.

Este objeto solo requiere la acción “Add point(s) to” que se ejecuta dentro de “Convert_A/D”, para que se vayan actualizando los valores registrados, y mostrarlos en la pantalla establecida en la aplicación. En el botón “Trace Settings” se configura el color, estilo y tipo de línea para cada canal (1, 2, 3, 4). El valor y las características que debe de tener el eje X y Y son dados en el botón “Axis Settings”.

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Subrutina “activa_ind”

La subrutina se ejecuta desde “Convert_A/D”, solo se debe de llamar la operación “Execute”.

La acción que realiza “activa_ind”, es la de activar los indicadores de cada rectificador dependiendo del valor de voltaje que nos este proporcionando. Para poder realizar la comparación se ejecuta la condición “Led”. Y solo se activara el indicador si se cumple “Led”, de lo contrario el indicador permanecerá como apagado. Condición “Led” Solo se cumplirá si el valor que se obtenga del rectificador es mayor a 1 volt, menor de este valor el voltaje seria de poca o nula utilidad por esa razón es que despreciamos los valores menores a 1 volt. Donde Bar1 será el valor que proporciona cada rectificador.

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La condición es llamada dentro del objeto “activa_ind” para cada indicador de los rectificadores. Indicadores ”Rect 1”, “Rect 2”, “Rect 3”, “Rect 4” Estos son los cuatro indicadores que se encuentra dentro del grupo “DISPLAYS”, los cuales cuando se activan el color que toman es verde, esto se cumple cuando el valor de voltaje del rectificador es mayor a 1 volt. Si no se cumple esta condición el color que toma el indicador o alarma es rojo. Esta configuración se puede verificar en los ajustes de los rectificadores, en los campos “Color 0” y “Color 1”. Se pueden agregar etiquetas a los indicadores con alguna leyenda especifica esto se realiza dentro de los ajustes en los campos “Label 0” y “Label 1”. Displays “Rectificador 1”, “Rectificador 2”, “Rectificador 3”, “Rectificador 4”, “CORRIENTE TOTAL”, “POTENCIA”, “Voltaje Total”. La configuración para estos 7 objetos es similar, su diferencia es el valor que muestran, el valor que reciben, en que objeto se accionan para que muestren el valor, y el objeto en donde se limpian los últimos dígitos cuando el switch se encuentra en estado “OFF”. Los Displays para los rectificadores son puestos “SET” en el objeto “Convert_A/D” con los parámetros que se obtienen del convertidor, para esto se tiene que introducir el parámetro como grupo “DISPLAYS” ya que de esta forma se establece en cada display del rectificador cada valor de los canales del convertidor. El grupo “DISPLAYS” son puestos en cero en el objeto “Encendido”, cuando el switch esta en el estado “OFF”.

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El objeto “CORRIENTE TOTAL” obtiene el valor de la operación matemática “Corriente_Total”, la cual se ejecuta en el objeto “Convert_A/D” y se pone en cero en el objeto “Encendido”. Para el display “POTENCIA TOTAL”, el valor desplegado se obtiene mediante la operación matemática “Potencia”, explicada paginas mas adelante. En el objeto “Encendido” se pone en “0” cuando el switch esta en la posición “OFF”. El último de los displays. “Voltaje Total”, que es la suma de los voltajes que estén proporcionando los rectificadores que se encuentren en operación se le asigna el valor que se obtiene de la formula “Obtiene Voltaje” la cual se ejecuta en el objeto “Convert_A/D”. Cuando el switch “Encendido” se encuentra en estado “OFF” se hace un despliegue directo de valor mando “0”. Operación “Obtiene Voltaje” Como la batería consta de los rectificadores conectados en serie tenemos que el

Operación “Corriente_Total” Mediante esta función obtenemos por ley de Ohm la corriente que esta siendo demandada a toda la batería. Este valor de 1000 se estableció por medio de la resistencia Shunt.

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Operación “Potencia” Si sabemos que la potencia es igual a la corriente por el voltaje, y por otra parte por ley de ohm tenemos que el voltaje es igual a la corriente por la resistencia, establecemos que la potencia que es demanda a la batería esta dado por el cuadrado del voltaje total entre el valor de la resistencia “Shunt”.

Dato de Entrada “Valor Maximo” y “Valor Minimo”

El dato de entrada es un valor ya sea numérico o cadena de caracteres, el cual es introducido por el usuario para interactuar con el sistema de gestión. En este caso este objeto lo utilizamos para determinar el valor máximo que está dado por el objeto “Valor Maximo” en el que el rectificador se encuentra trabajando en un valor optimo. Si sobrepasa este valor tenemos que se encuentra en

sobrecarga y por lo tanto el rectificador puede sufrir daños, por el exceso de voltaje, o el equipo que esta siendo alimentado por la batería. También existe un valor mínimo, que esta dado por el objeto “Valor Minimo” que es el voltaje mínimo para que el rectificador ofrezca un valor de voltaje considerable, para no considerarlo que se encuentra en un estado de descarga. Los campos que para esta aplicación se configuraron fueron:

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Los valores iniciales, estos son los valores que por omisión son establecidos cuando el switch “Encendido”, se encuentra en la posición “ON”. Para “Valor Maximo” tenemos que son 6 volta y 4.5 para “Valor Minimo”. El campo Min. Value, este es el valor mínimo que se puede introducir como variable, ya que de esta forma no

dejamos que se den valores negativos o un valor menor al que se desee predeterminar. De igual forma se establece el valor máximo que se puede introducir en el objeto, para que no sean introducidos valores exorbitantes, o que no tuvieran algún sentido. Como valor máximo para el objeto “Valor Maximo” es 10 volts y el valor mínimo es 5. Para el objeto “Valor Minimo” tenemos como valor máximo 4.9 volts y valor mínimo 0.1 volt. Condición “Rango” Se estableció esta condición para determinar el estado en que se encuentra la batería, descarga, sobrecarga y rango optimo. Aquí se emplean tres variables, donde: sum_voltaje es el display “Voltaje Total”, mínimo es el dato de entrada “Valor Minimo” y máximo es el dato de entrada “Valor Máximo”. Lo que se desea evaluar es que el voltaje total, la suma de voltaje en los rectificadores, se encuentre entre el valor mínimo y el valor máximo. Voltaje mayor a mínimo y voltaje menor a máximo.

La condición se ejecuta dentro del objeto “Convert_A/D”. Si se cumple esta condición se ejecutan acciones para cambiar los ajustes del display “Rango Optimo”, como son la etiqueta, el color de fondo. Sino se cumple la condición “Rango”, se ejecuta la condición “Rango A”, que se detalla a continuación. Condición “Rango A”

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La razón de esta condición es verificar si se encuentra por encima del valor máximo o por debajo del valor mínimo, el voltaje que proporciona la batería. Se estableció como primera condición establecer si voltaje sobrepasa el valor máximo, con esto como consecuencia si no se encuentra dentro del rango opitmo (“Rango”) y tampoco es mayor que máximo, entonces el valor de voltaje se encuentra por debajo de mínimo, por lo tanto en descarga. Esta operación se realiza en el objeto “Convert_A/D”. Indicador “Rango Optimo” Al igual que los anteriores indicadores el de “Rango Optimo”, su función es la de funcionar como una alarma visual. A diferencia de los anteriores este se configuro con una leyenda y un fondo de color, con las opciones: “DESCARGADO”, “SOBRECARGA” y “RANGO OPTIMO”. Fichero “Archivo” El objeto fichero accede a ficheros de disco, y proporciona una interfaz de usuario para la selección del nombre del fichero. El parámetro "File name initial value" es simplemente el nombre del fichero de disco que se asigna al objeto al comienzo de la aplicación. La acción "Output to" puede tomar cualquier número de parámetros y enviarlos al dispositivo. Estos parámetros pueden ser cadenas o números constantes o datos de

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objetos. Tambien se puede enviar una combinación de constantes valores de objetos.

En este caso los parámetros que se envían al fichero para la creación de la bitácora son: “Hora”, “Voltaje Total”, “Potencia Total” y “Corriente Total”. Timer “Hora” El objeto “Hora”, su funcion es solo registrar la hora dentro de la bitácora, para lo cual toma la hora del sistema donde se esta ejecutando la aplicación.

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Operación “Memoria” La finalidad de este objeto “Memoria” es la de almacenar temporalmente el valor de voltaje anterior para poder ser usado por la condicion “Comparación”.

Condición “Comparación” El objetivo de esta condición es registrar dentro de la bitácora solo variaciones de voltaje que se encuentren en +/- 1 V. Para esto solo aplicamos dos operaciones matemáticas. Restamos las diferencias de voltaje y obtenemos su valor absoluto que es un valor positivo si ese valor es mayor que 1, tenemos que la variación fue de 1 volt. Donde “voltaje_ant” es igual a “Memoria” y voltaje_actual es igual a “Voltaje Total”.

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Así tenemos que la aplicación terminada es la siguiente:

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CAPITULO IV.- PRUEBAS Y MEDICIONES 4.1 - Pruebas de voltaje en cada uno de los canales Comenzamos estas pruebas, haciendo la simulación de la entrada de un voltaje por el convertidor que tenemos hacia la tarjeta de adquisición de datos, en estas imágenes podemos observar, el valor inyectado a la tarjeta, es el mismo que se ha podido verificar dentro del canal 1 de nuestra tarjeta, así mismo ubicamos la señal adquirida mediante la grafica que se presenta en la parte derecha de la pantalla.

En las imágenes anteriores nos muestran la entrada de voltaje hacia el canal 1 de nuestro programa, en donde ubicamos mediante una señalización de una alarma, la acción de encendido de nuestro rectificador, teniendo como base 1 volt para la consideración del encendido del rectificador, por tal motivo, se aplica una señal, la cual es la misma q estamos adquiriendo en el programa de monitoreo.

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Se muestra en estas imágenes, la forma en la que para el canal 2, ejemplificado mediante nuestro rectificador 2, esta en funcionamiento, sin embargo, al no mantener un nivel superior al volt no se considera como encendido, pero podemos observar su comportamiento, al igual que el rectificador 1, dentro de la grafica correspondiente.

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Aquí se puede observar el funcionamiento del rectificador 2, al considerar el programa, que se tiene un voltaje aceptable, este lo determina como funcionando, y así mismo nos muestra dentro de la grafica del comportamiento de las señales adquiridas a nuestro programa, tanto del rectificador 1, como del rectificador 2.

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Mediante otra fuente de voltaje, simulamos la inyección de voltaje hacia la entrada 3 de nuestra tarjeta de adquisición, en la cual esta referido hacia un tercer rectificador, mostrando solo un pequeño voltaje, el cual no es considerado como aceptable, así que no es marcado como en funcionamiento, observando también como en la grafica es mostrado el voltaje existente en nuestra entrada.

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Ahora podemos observar como el voltaje ya ahora tomado como aceptable, es marcado y alarmado dentro del programa, así, al estar en una ubicación arriba del volt, se muestra en conjunto con las señales anteriormente adquiridas.

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En estas imágenes se puede observar el comportamiento del programa, ya con el total de rectificadores propuestos para esta prueba, donde el canal 4 no recibe una señal suficiente para poder mostrarlo en funcionamiento.

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En esta parte se muestra como ya para el rectificador 4, esta recibiendo un votaje adecuado para su consideración como encendido, así mismo, las graficas proporcionadas, nos muestra como los 4 rectificadores son habilitados y se mantienen dentro de un rango de funcionamiento.

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4.2 – Pruebas con la delimitación del rango optimo Aquí podemos observar como para el valor del rango que estamos delimitando, tomando en cuenta, que este rango puede ser modificado por el usuario dependiendo de sus necesidades, usamos para esta prueba un rango de valor máximo en 6 volts y valor mínimo en 4.5; se muestra en el voltaje total el valor de 5.8789, lo cual nos indica que se encuentra dentro de un rango optimo de funcionamiento, siendo este indicado, mediante un display que nos permite observar claramente cuando el estado de nuestro sistema se encuentra, en un estado de “descarga” o bien, para este caso, un estado de “rango optimo”.

Para esta prueba podemos verificar, como ciertamente, el programa cumple con los requisitos de funcionamiento deseables pues hemos detectado, como al sobre pasar el limite establecido para un funcionamiento adecuado, el programa nos alarma visualmente con un mensaje de “sobrecarga”, podemos también observar dentro de la grafica, el momento en el que ocurrió la variación de voltaje, el cual nos provoca la alarma, de acuerdo a los limites establecidos.

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4.3 – Pruebas con la exportación de los datos.

En estas imágenes tenemos las pruebas del programa, el cual mediante un envío hacia un archivo de procesamiento de texto, podemos tener un historial completo de los evento ocurridos en la hora y el valor del evento, esta opción es muy útil para el monitoreo de los equipos, pues nos determina el momento exacto de un cambio dentro del voltaje total, así mismo, nos determina la corriente y la potencia que se mantuvo durante el evento.

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4.4 – Pruebas con el medidor de corriente Para esta prueba pudimos verificar, el comportamiento de la corriente dentro de nuestro sistema de rectificadores, tomando con base uno solo de ellos, haciendo un arreglo, tanto físico, como de programación, para que nos pueda mostrar la corriente demandada, por parte de nuestro sistema En la siguiente figura se muestra el circuito para la conocer la corriente en un circuito. La resistencia RS que se encuentra en paralelo con el amperímetro, A, se denomina shunt. Un shunt permite utilizar un galvanómetro como amperímetro o cambiar el rango de intensidades en el que puede trabajar un amperímetro. En el caso de la tarjeta de adquisición sustituimos al galvanómetro por uno de los canales de las entradas analógicas, de este modo y con algunos ajustes en el programa se puede realizar la medicion de una corriente con el modulo.

La intensidad I, suministrada por el generador, puede calcularse a partir de las relaciones siguientes:

I=IA+IS V12=IARA = ISRS

en donde IA es la intensidad que circula por el amperímetro, IS es la que circula por el shunt y V12 es la diferencia de potencial entre los puntos 1 y 2. En el experimento que vamos a realizar, el amperímetro nos proporciona el valor de IA, mientras que la intensidad IS es desconocida. Combinando las dos ecuaciones anteriores, obtenemos:

En la siguiente imagen se muestra como se conectan físicamente la resistencia y las fuentes de alimentación a la tarjeta de adquisición, cabe aclarar que la resistencia que se utiliza como shunt tiene que tener un valor fijo, el cual se tendrá que poner como dato constante en el desarrollo del programa, esta nos dará un rango de medición desde 0 hasta 0.1 ampere, se tiene que ser cuidadoso que el voltaje en

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cada canal no pase los 10 volts, ya que en caso de sobrecarga la tarjeta podría sufrir daños.

La siguiente pantalla nos muestra el panel en el que estamos monitoreando cada uno de los canales conectados a nuestra tarjeta, cabe aclarar que el programa esta diseñado para la gestión de 4 canales en los que de forma separada obtendremos un voltaje en cada uno de ellos y después se hará la sumatoria total de cada uno de los canales, por lo tanto la corriente y la potencia que se observa en nuestro panel es la suma de las corrientes y potencias en cada uno de los canales respectivamente, los cuales están señalados con un ovalo en color rojo en la siguiente figura. También hemos mostrado en una imagen posterior la prueba que se realizo con un multimetro digital para comprobar que efectivamente nuestro programa estuviera mostrando la lectura real, se utilizo con un solo canal para que se facilitaran las pruebas y fuera sencillo detectar algún error en la implementación de la resistencia en shunt.

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CAPITULO V.- CONCLUSIONES Después de concluido el presente proyecto podemos darnos una idea de la gama de posibilidades que nos ofrece la tarjeta de adquisición por medio de su interfaz de programación que es el testpoint, esta herramienta está tan bien pensada que no conforme con su amplia variedad de funciones prediseñadas para un alto aprovechamiento de las prestaciones de la tarjeta, nos permite también programar nuestras propias funciones, las cuales se ajusten a nuestras necesidades, así como también hacer vínculos con programas tan útiles como son Excel y el procesador de palabras Word. La interfaz para conectar la tarjeta a un puerto USB, hace que la aplicación funciones en cualquier maquina de escritorio o PC, que cuente con al menos Windows 2000, ya que no se tiene que configurar el puerto. Esto hace que tengamos una aplicación Plug-and-Play, con la que solo basta conectar todo el equipo correctamente, ejecutar la aplicación y estaremos monitoreando cualquier elemento que deseemos. Una gran ventaja de trabajar con el puerto USB son la velocidad con la que se transfiere información, por ejemplo para un puerto USB 2.0 hablamos del rango de 480 Megabits/segundo. Un punto mas a favor para el puerto USB es su bajo costo, no se necesita un cable muy costoso para tener acceso a la aplicación, así como proporcionarle la alimentación necesaria a al tarjeta de adquisición, sin tener la necesidad de contar con una alimentación extra. Seria poco prudente afirmar que se exploto al cien por ciento las posibilidades que ofrece este medio de adquisición de datos, lo que si se puede afirmar es que se utilizaron los recursos mas notables y los de mayor simplicidad para proveer de un sistema de monitoreo que fuera eficiente y fácil de manejar. A lo largo del desarrollo del programa nos hemos dado cuenta de la simplicidad relativa que se tiene al programar en el testpoint con respecto a otros lenguajes, aun así se puede tener algunos problemas ya que estas tarjetas tienen demasiadas opciones para la configuración del hardware (E/S, IRQ, DMA) que son las principales fuentes de conflicto al no ser configuradas correctamente, afortunadamente hay varias opciones dentro del programa con las cuales se puede resolver nuestro problema. Una de estas opciones es el de la utilización del “A/D Troubleshooting”, la cual nos muestra los detalles de carga y reconocimiento de las tarjetas A/D, la mayor parte de las veces que no podemos tener acceso a las A/D es por este tipo de problemas, para tener la certeza de que no tendremos problemas con nuestra tarjeta se aconseja ejecutar esta opción antes de empezar a utilizar la tarjeta, cualquier error que pudiéramos tener este nos dará la solución. Otra de las medidas que se debe de tomar para solucionar un problema en la ejecución del muestreo, es que cuando tengamos mensajes de advertencias o mensajes de error leamos detenidamente la información que despliegan, ya que

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puede ser bastante aclaratorio respecto a la naturaleza del problema. Muchas veces en lugar una nota este nos muestra un numero de error, aunque es muy raro que aparezcan estos errores, podremos referirnos al manual para cualquier aclaración de lo que no esta funcionando bien dentro del proceso del programa. Para terminar hay que darse cuenta que aunque existen muchísimas tarjetas de adquisición de datos, y hay que elegir la que mejor se adhiera a nuestras necesidades, dependiendo la medición que se quiera realizar, temperatura, voltaje, corriente, presión, potencia, el numero de variables que deseamos monitorear, y si requerimos salidas. También hay que tomar en cuenta si solo necesitamos canales digitales, analógicos o ambos. Para una eficiente etapa de control se requiere salidas de esta forma podemos retroalimentar el dispositivo que esta siendo monitoreado. La herramienta o software que nos va ayudar a obtener los datos, podemos usar desde un software muy complejo de programar, hasta utilizar software que solo apliquemos bibliotecas y/o herramientas ya predefinidas, que solo tengamos que configurar, para un proceso efectivo, de estas aplicaciones podemos mencionar, TestPoint, Visual Basic, C++ Visual, labView, Quick DataAcq Aplicattion, DataAcq SKD. Añadiendo a estas conclusiones, la mayoría de las tarjetas de adquisición son difíciles de instalar y con programación complicada, además de ser sumamente costosos, por esta razón estas tarjetas A/D están empezando a tener tanta popularidad, lo mejor es que cada vez están saliendo modelos con mas opciones y capacidad para el monitoreo de canales con la simplicidad que las ha caracterizado.

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BIBLIOGRAFIA:

1. Benjamín C. Kuo Sistemas de Control Automático

7ª Edición Editorial: Prentice Hall

2. Muhammad h. Rashid Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones 3ª Edición Editorial: Pearson Prentice Hall

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4. Kendalll y Kendall Análisis y Diseño de Sistemas

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Sistemas Controlados por Computadora 5a Edición Editorial: Prentice Hall

6. B. Friendland Diseño de Sistemas de Control 4a Edición Editorial: McGraw Hill

7. T. Kailath Sistemas Lineales 2a Edición Editorial: Prentice Hall

8. W.L.Brogan Teoría de Control Moderno 6a Edición Editorial: Prentice Hall

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Con todo mi amor y agradecimiento